圆孔夫琅和费衍射ppt课件

1、11. 1. 圆孔的夫琅禾费衍射圆孔的夫琅禾费衍射 衍射屏衍射屏观察屏观察屏 1 1 f f 圆圆 孔孔径为孔孔径为d d中央亮斑中央亮斑 ()()透镜透镜L L2 艾里斑艾里斑dr22. 161. 0sin184%7.2%2.8%第一暗环的衍射角第一暗环的衍射角, 即艾里斑的角半径即艾里斑的角半径 1满足满足 圆孔的圆孔的夫琅禾费夫琅禾费衍射光路图衍射光路图3sinI/I01.22/d艾里斑的半角宽度：艾里斑的半角宽度：dr22. 161. 0sin1线半径：线半径：11tanffR( f 为透镜的焦距为透镜的焦距)2.2.光学仪器的分辩本领光学仪器的分辩本领原因：点光源经过圆孔夫琅禾费衍射

2、后并不原因：点光源经过圆孔夫琅禾费衍射后并不能成一个点，而是形成一个衍射图样，若两能成一个点，而是形成一个衍射图样，若两个点光源的衍射图样绝大部分相互重叠，那个点光源的衍射图样绝大部分相互重叠，那么就不能分辨出两个物点了。么就不能分辨出两个物点了。 各种光学仪器成像的清晰程度受到光的衍射现象所限制，有一个最高的极限。各种光学仪器成像的清晰程度受到光的衍射现象所限制，有一个最高的极限。4;.5几何光学几何光学 : : 物点物点 象点象点物物( (物点集合物点集合) ) 象象( (象点集合象点集合) )( (经透镜经透镜) )波动光学波动光学 : :物点物点 象斑象斑物物( (物点集合物点集合)

3、) 象象( (象斑集合象斑集合) )( (经透镜经透镜) )距离很近的两个物点的象斑有可能重叠，从而分辨不清。距离很近的两个物点的象斑有可能重叠，从而分辨不清。 在光学成象问题中，有两种讨论方法：在光学成象问题中，有两种讨论方法：6 下面所要学习的瑞利准指明了重叠所允许的程度。 即两个点光源恰好能被光学仪器所分辨下限为：一个点光源的衍射图样的中央即两个点光源恰好能被光学仪器所分辨下限为：一个点光源的衍射图样的中央最亮处刚好与另一个点光源的衍射图样的第一个最暗处相重合。这时，这两个点最亮处刚好与另一个点光源的衍射图样的第一个最暗处相重合。这时，这两个点光源恰好能被光学仪器所分辨。光源恰好能被光学

4、仪器所分辨。 瑞利准则瑞利准则7刚可分辨刚可分辨非相干叠加非相干叠加不可分辨不可分辨瑞利判据瑞利判据 : : 对于两个等光强的非相干物点对于两个等光强的非相干物点, ,若其中一点的象斑中心恰好落在另一点的若其中一点的象斑中心恰好落在另一点的象斑的边缘象斑的边缘( (第一暗纹处第一暗纹处), ), 则此两物点被认为是刚刚可以分辨。则此两物点被认为是刚刚可以分辨。8小孔（直径小孔（直径d）对两个靠近的遥远的点光源的分辨）对两个靠近的遥远的点光源的分辨离得太近离得太近不能分辨不能分辨瑞利判据瑞利判据刚能分辨刚能分辨离得远离得远可分辨可分辨 按此瑞利规则求出两个物点之间的距离即为光学仪器所能分辨的两个

5、物点之按此瑞利规则求出两个物点之间的距离即为光学仪器所能分辨的两个物点之间的最小距离。间的最小距离。 对于圆孔透镜，恰能分辨的两个点对于圆孔透镜，恰能分辨的两个点光源的两个衍射图样中心之间的距离就光源的两个衍射图样中心之间的距离就等于爱里斑的半径。称两点光源在透镜等于爱里斑的半径。称两点光源在透镜处所张的角为最小分辨角。处所张的角为最小分辨角。I Id d* * *S S1 1S S2 20 0 1 19;.10望远镜最小分辨角望远镜最小分辨角dR22.11望远镜分辨本领望远镜分辨本领22. 11dRRRd 对被观察物对被观察物, ,为提高望远镜分辨本领，为提高望远镜分辨本领，Rd I Id

6、d* * *S S1 1S S2 20 0 1 1实例：望远镜实例：望远镜11 不可选择，不可选择，Rd 但但望远镜：望远镜： 世界上最大的光学望远镜：世界上最大的光学望远镜：建在了夏威夷山顶。建在了夏威夷山顶。世界上最大的射电望远镜：世界上最大的射电望远镜：建在了波多黎各岛的建在了波多黎各岛的地球表面仅地球表面仅10 12W的功率，的功率，d = 305 mArecibo，能探测射到整个能探测射到整个也可探测引力波。也可探测引力波。d = 8 m12显微镜：显微镜：d不会很大，不会很大，R但但 在正常照明下，人眼瞳孔直径约为在正常照明下，人眼瞳孔直径约为3mm，所以电子显微镜分辨本领很高，所

7、以电子显微镜分辨本领很高，的结构。的结构。 夜间观看汽车灯，远看是一个亮点，夜间观看汽车灯，远看是一个亮点，移近才看出是两个灯。移近才看出是两个灯。逐渐逐渐可分辨约可分辨约 9m 远处的相距远处的相距 2mm 的两个点的两个点对对 = 0.55 m（5500A）的黄光，）的黄光， 1 ， 可观察物质可观察物质电子电子 ：0.1A 1A （10 -2 10 -1 nm） 13例例12-20 在通常的明亮环境中，人眼瞳孔的直径约为在通常的明亮环境中，人眼瞳孔的直径约为3 mm，问人眼的最小分辨角是多大？，问人眼的最小分辨角是多大？如果纱窗上两根细丝之间的距离如果纱窗上两根细丝之间的距离 l=2.0 mm，问离纱窗多远处人眼恰能分辨清楚两根细丝？，问离纱窗多远处人眼恰能分辨清楚两根细丝？解：解：以视觉感受最